管道安全預(yù)警系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)和方法，屬于管道監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括：第一激光器、光纖干涉儀，用于產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波；光電轉(zhuǎn)換模塊，用于將第一干涉光波和第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)；第一光纖；脈沖激光產(chǎn)生裝置，用于提供脈沖激光；耦合模塊，用于將脈沖激光輸入第一光纖，并輸出后向相干瑞利散射光；光電探測(cè)器，用于對(duì)相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)；處理模塊用于對(duì)第一電信號(hào)、第二電信號(hào)和第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。從而對(duì)管道安全進(jìn)行預(yù)警。
【專利說明】管道安全預(yù)警系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖管道安全預(yù)警系統(tǒng)是一種基于光纖傳感的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過檢測(cè)管道附件是否有振動(dòng)事件，來對(duì)油氣泄漏、附近的機(jī)械施工和人為破壞等事件進(jìn)行迅速判斷和準(zhǔn)確定位，從而確保管道安全運(yùn)行。
[0003]上述系統(tǒng)采用帶有回傳功能的雙向馬赫曾德干涉儀實(shí)現(xiàn)，該雙向馬赫曾德干涉儀由兩個(gè)合分波器，以及連接在兩個(gè)合分波器之間的光纖組成，且其中一個(gè)合分波器與處理模塊電連接。處理模塊通過分析干涉儀中雙向傳輸?shù)膬陕沸盘?hào)的時(shí)延，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)事件的定位。一般而言，由于監(jiān)測(cè)距離較長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)段內(nèi)常常出現(xiàn)多起振動(dòng)事件同時(shí)發(fā)生的情況，這樣不同振源引發(fā)的振動(dòng)信號(hào)在時(shí)間上交錯(cuò)出現(xiàn)，形成時(shí)域混合的第二混合振動(dòng)信號(hào)序列。系統(tǒng)將第二混合振動(dòng)信號(hào)序列根據(jù)兩路信號(hào)的時(shí)延值重新進(jìn)行分選組合，重建起多個(gè)振動(dòng)事件，并對(duì)事件進(jìn)行報(bào)警。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]由于時(shí)延估計(jì)需要考慮精度，所以容易產(chǎn)生誤差，因此可能會(huì)造成不同事件在位置上的模糊，使得在一定距離范圍內(nèi)的相鄰事件被誤判為一個(gè)事件，或者單起事件被分裂成多個(gè)事件報(bào)警的情況出現(xiàn)，使系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)管道安全預(yù)警時(shí)，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)警的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)和方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0008]第一激光器，用于提供第一激光；
[0009]光纖干涉儀，用于接收所述第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波；
[0010]光電轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述第一干涉光波和所述第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)；
[0011]沿管道鋪設(shè)的第一光纖；
[0012]脈沖激光產(chǎn)生裝置，用于提供脈沖激光；
[0013]耦合模塊，用于將所述脈沖激光輸入所述第一光纖，并輸出所述脈沖激光在所述第一光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光；
[0014]光電探測(cè)器，用于對(duì)所述相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)；
[0015]處理模塊，用于對(duì)所述第一電信號(hào)、所述第二電信號(hào)和所述第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0016]在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述脈沖激光產(chǎn)生裝置包括第二激光器和聲光調(diào)制器。
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述脈沖激光產(chǎn)生裝置包括脈沖激光器。
[0018]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述耦合模塊為耦合器或環(huán)行器。
[0019]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括:
[0020]摻鉺光纖放大器，用于對(duì)所述脈沖激光進(jìn)行能量放大，所述摻鉺光纖放大器設(shè)于所述脈沖激光產(chǎn)生裝置和所述耦合模塊之間。
[0021]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述光纖干涉儀為馬赫-曾德光纖干涉儀，所述馬赫-曾德光纖干涉儀包括:
[0022]第一合分波器和第二合分波器，設(shè)于所述第一合分波器和所述第二合分波器之間且沿管道鋪設(shè)的第二光纖、第三光纖和第四光纖。
[0023]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括:
[0024]設(shè)于所述第一激光器和所述第一合分波器之間的偏振調(diào)制器，以及設(shè)于所述偏振調(diào)制器和所述處理模塊之間的偏振控制器。
[0025]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括:
[0026]與所述第二光纖串聯(lián)的第一相位調(diào)制器、與所述第三光纖串聯(lián)的第二相位調(diào)制器、與所述處理模塊連接的相位控制器，所述相位控制器與所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的一個(gè)電連接，所述偏振控制器與所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的另一個(gè)電連接。
[0027]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一激光器為連續(xù)單色激光器。
[0028]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種管道安全預(yù)警方法，所述方法包括:
[0029]提供第一激光；
[0030]采用光纖干涉儀接收所述第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波；
[0031]將所述第一干涉光波和所述第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)；
[0032]根據(jù)所述第一電信號(hào)和所述第二電信號(hào)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列；
[0033]將脈沖激光輸入沿管道鋪設(shè)的第一光纖，并輸出所述脈沖激光在所述光纖中傳輸產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光；
[0034]對(duì)所述相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)；
[0035]對(duì)所述第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列；
[0036]根據(jù)所述第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和所述第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0037]在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和所述第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，包括:
[0038]根據(jù)所述第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，確定振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置；
[0039]根據(jù)所述振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置，將所述第二混合振動(dòng)信號(hào)序列分為不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0041]通過采用光纖干涉儀對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，同時(shí)，根據(jù)脈沖激光在光纖中傳輸形成的后向相干瑞利散射光對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，既保證了檢測(cè)時(shí)對(duì)不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)事件的準(zhǔn)確區(qū)分，以保證了采用頻率，使得安全預(yù)警更為準(zhǔn)確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的管道安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的管道安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的第二混合振動(dòng)信號(hào)序列示意圖；
[0046]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的分離后的振動(dòng)信號(hào)序列示意圖；
[0047]圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的管道安全預(yù)警方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0048]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0049]實(shí)施例一
[0050]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)，參見圖1，該系統(tǒng)包括:一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0051]第一激光器101，用于提供第一激光；
[0052]光纖干涉儀102，用于接收第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波；
[0053]光電轉(zhuǎn)換模塊103,用于將第一干涉光波和第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)；
[0054]沿管道鋪設(shè)的第一光纖104 ；
[0055]脈沖激光產(chǎn)生裝置105，用于提供脈沖激光；
[0056]耦合模塊106，用于將脈沖激光輸入第一光纖，并輸出脈沖激光在第一光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光；
[0057]光電探測(cè)器107，用于對(duì)相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)；
[0058]處理模塊108，用于對(duì)第一電信號(hào)、第二電信號(hào)和第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例通過采用光纖干涉儀對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，同時(shí)，根據(jù)脈沖激光在光纖中傳輸形成的后向相干瑞利散射光對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，既保證了檢測(cè)時(shí)對(duì)不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)事件的準(zhǔn)確區(qū)分，以保證了采用頻率，使得安全預(yù)警更為準(zhǔn)確。
[0060]實(shí)施例二
[0061]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)，參見圖2，該系統(tǒng)包括:
[0062]第一激光器201，用于提供第一激光；
[0063]光纖干涉儀202，用于接收第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波；
[0064]光電轉(zhuǎn)換模塊203,用于將第一干涉光波和第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)；
[0065]沿管道鋪設(shè)的第一光纖204 ；
[0066]脈沖激光產(chǎn)生裝置205，用于提供脈沖激光；
[0067]耦合模塊206，用于將脈沖激光輸入第一光纖，并輸出脈沖激光在第一光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光；
[0068]光電探測(cè)器207,用于對(duì)相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)；
[0069]處理模塊208,用于對(duì)第一電信號(hào)、第二電信號(hào)和第三電信號(hào)進(jìn)行處理,得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0070]具體地，處理模塊208對(duì)第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列；根據(jù)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，再根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0071]具體地，上述脈沖激光產(chǎn)生裝置205可以包括第二激光器和聲光調(diào)制器。脈沖激光產(chǎn)生裝置205也可以包括脈沖激光器。優(yōu)選地，第二激光器可以為超窄線寬激光器。
[0072]具體地，耦合模塊206可以為耦合器或環(huán)行器。
[0073]進(jìn)一步地，光纖干涉儀202為馬赫-曾德光纖干涉儀，馬赫-曾德光纖干涉儀包括:
[0074]第一合分波器2021和第二合分波器2022，設(shè)于第一合分波器2021和第二合分波器2022之間且沿管道鋪設(shè)的第二光纖2023、第三光纖2024和第四光纖2025，第一合分波器2021用于接收第一激光，并將第一激光分為兩路，其中一路通過第一合分波器2021端入射，在第二合分波器2022端合波形成第一干涉光波,通過第四光纖2025傳回第一合分波器，另一路通過第四光纖2025傳輸至第二合分波器2022端，通過第二合分波器2022端入射，在第一合分波器2021端形成第二干涉光波。
[0075]光電轉(zhuǎn)換模塊203包括第一光電檢測(cè)電路2031和第二光電檢測(cè)電路2032,第一光電檢測(cè)電路2031和第二光電檢測(cè)電路2032分別將第一干涉光波和第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)。
[0076]優(yōu)選地，第一激光器201可以為連續(xù)單色激光器。
[0077]進(jìn)一步地，處理模塊208通過第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與上述第一光電檢測(cè)電路2031和第二光電檢測(cè)電路2032的輸出端相連，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器將上述第一電信號(hào)和第二電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出到處理模塊208，處理模塊208對(duì)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)進(jìn)行延遲估計(jì)，從而對(duì)振動(dòng)事件進(jìn)行定位，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，如圖3所示。
[0078]另外，處理模塊208還與脈沖激光產(chǎn)生裝置205電連接，處理模塊208用于產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)，控制脈沖激光產(chǎn)生裝置205產(chǎn)生脈沖激光。當(dāng)處理模塊208收到光電探測(cè)器207輸出的第三電信號(hào)時(shí)，對(duì)第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列。處理模塊208根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，確定振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置；其中，第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，實(shí)際上是一個(gè)相位變化擾動(dòng)的序列，根據(jù)擾動(dòng)的強(qiáng)度，確定不同擾動(dòng)位置所述的振源。再根據(jù)振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置，將第二混合振動(dòng)信號(hào)序列分為不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。由于采用后向相干瑞利散射光進(jìn)行振源檢測(cè)時(shí)，為了保證光纖中傳輸?shù)拿}沖間不發(fā)生干擾，需要保證在光纖中只能同時(shí)傳輸一個(gè)相同波長(zhǎng)的脈沖，因此，造成該方式下采樣頻率較低，所以相比于圖3中的第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，可能第一混合振動(dòng)信號(hào)序列中，只存在tn+3和tn+2時(shí)刻的脈沖，但由于采用后向相干瑞利散射光進(jìn)行振源檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的精度高，即信號(hào)中由同一個(gè)振源造成的信號(hào)突變的幅度更接近，因此可以根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列中的信號(hào)的擾動(dòng)強(qiáng)度來區(qū)分不同振源，從而確定tn+3和tn+2時(shí)刻的脈沖屬于不同振源，根據(jù)振源的個(gè)數(shù)，以及脈沖周期性的規(guī)律，將第二混合振動(dòng)信號(hào)序列分解為如圖4所示的振動(dòng)信號(hào)序列。同時(shí)由于第二混合振動(dòng)信號(hào)序列的采樣頻率較高，因此，同時(shí)采用第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列來進(jìn)行振源定位，既保證了振源檢測(cè)的采樣頻率，又保證了檢測(cè)精度。
[0079]進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括:
[0080]設(shè)于第一激光器201和第一合分波器2021之間的偏振調(diào)制器209、與偏振調(diào)制器209電連接的偏振控制器210、與第二光纖2023串聯(lián)的第一相位調(diào)制器211、與第三光纖2024串聯(lián)的第二相位調(diào)制器212、以及與第二相位調(diào)制器212電連接的相位控制器213，上述偏振控制器210和相位控制器213均與處理模塊208電連接。上述偏振控制器210和偏振調(diào)制器209構(gòu)成偏振衰落閉環(huán)電路，使得馬赫-曾德光纖干涉儀形成的兩路干涉光波的相位差值穩(wěn)定在系統(tǒng)所需要的相位值上。上述相位控制器213、第一相位調(diào)制器211和第二相位調(diào)制器212構(gòu)成相位衰落閉環(huán)電路，使得馬赫-曾德光纖干涉儀形成的兩路干涉光波的偏振態(tài)差值穩(wěn)定在系統(tǒng)所需要的角度值上。上述串連是指將第一相位調(diào)制器連接在第二光纖中，此時(shí)第二光纖包括連接在第一相位調(diào)制器上的兩段。
[0081]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，也可以采用以下方式連接:第二相位調(diào)制器212與偏振控制器210電連接，第一相位調(diào)制器211與相位控制器213電連接。
[0082]進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括:
[0083]摻鉺光纖放大器，用于對(duì)脈沖激光進(jìn)行能量放大，摻鉺光纖放大器設(shè)于脈沖激光產(chǎn)生裝置205和耦合模塊206之間。
[0084]進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還應(yīng)該包括用于進(jìn)行聲光報(bào)警的聲光報(bào)警單元，和用于顯示管道振動(dòng)位置的顯示單元。
[0085]本發(fā)明實(shí)施例通過采用光纖干涉儀對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，同時(shí)，根據(jù)脈沖激光在光纖中傳輸形成的后向相干瑞利散射光對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，既保證了檢測(cè)時(shí)對(duì)不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)事件的準(zhǔn)確區(qū)分，以保證了采用頻率，使得安全預(yù)警更為準(zhǔn)確。
[0086]實(shí)施例三
[0087]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道安全預(yù)警方法，參見圖5，該方法包括:
[0088]步驟301:提供第一激光。
[0089]步驟302:采用光纖干涉儀接收第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波。
[0090]光纖干涉儀可以是馬赫-曾德光纖干涉儀。
[0091]步驟303:將第一干涉光波和第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)。
[0092]步驟304:根據(jù)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列。
[0093]具體地，利用延時(shí)估計(jì)技術(shù)即可根據(jù)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，如圖3所示，這里不在贅述。
[0094]步驟305:將脈沖激光輸入沿管道鋪設(shè)的第一光纖，并輸出脈沖激光在光纖中傳輸產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光。
[0095]步驟305中的脈沖激光，可以通過激光器和聲光調(diào)制來產(chǎn)生，也可以直接通過脈沖激光器產(chǎn)生。
[0096]步驟306:對(duì)相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)。
[0097]步驟307:對(duì)第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列。
[0098]步驟308:根據(jù)處理得到的第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0099]具體地，步驟308可以采用下述方式進(jìn)行處理:
[0100]步驟一、根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，確定振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置。
[0101]其中，第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，實(shí)際上是一個(gè)相位變化擾動(dòng)的序列，根據(jù)擾動(dòng)的強(qiáng)度，確定不同擾動(dòng)位置所述的振源。
[0102]步驟二、根據(jù)振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置，將第二混合振動(dòng)信號(hào)序列分為不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0103]具體地，當(dāng)收到第三電信號(hào)時(shí)，對(duì)第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，由于采用后向相干瑞利散射光進(jìn)行振源檢測(cè)時(shí)，為了保證光纖中傳輸?shù)拿}沖間不發(fā)生干擾，需要保證在光纖中只能同時(shí)傳輸一個(gè)相同波長(zhǎng)的脈沖，因此，造成該方式下采樣頻率較低，所以相比于圖3中的第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，可能第一混合振動(dòng)信號(hào)序列中，只存在七?+3和、+2時(shí)刻的脈沖，但由于采用后向相干瑞利散射光進(jìn)行振源檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的精度高，即信號(hào)中由同一個(gè)振源造成的信號(hào)突變的幅度更接近，因此可以根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列中的信號(hào)的擾動(dòng)強(qiáng)度來區(qū)分不同振源，從而確定tn+3和tn+2時(shí)刻的脈沖屬于不同振源，根據(jù)振源的個(gè)數(shù)，以及脈沖周期性的規(guī)律，將第二混合振動(dòng)信號(hào)序列分解為如圖4所示的振動(dòng)信號(hào)序列。同時(shí)由于第二混合振動(dòng)信號(hào)序列的采樣頻率較高，因此，同時(shí)采用第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列來進(jìn)行振源定位，既保證了振源檢測(cè)的采樣頻率，又保證了檢測(cè)精度。
[0104]本發(fā)明實(shí)施例通過采用光纖干涉儀對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，同時(shí)，根據(jù)脈沖激光在光纖中傳輸形成的后向相干瑞利散射光對(duì)管道振動(dòng)事件進(jìn)行檢測(cè)，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，根據(jù)第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，既保證了檢測(cè)時(shí)對(duì)不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)事件的準(zhǔn)確區(qū)分，以保證了采用頻率，使得安全預(yù)警更為準(zhǔn)確。
[0105]上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0106]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0107]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管道安全預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一激光器，用于提供第一激光； 光纖干涉儀，用于接收所述第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波； 光電轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述第一干涉光波和所述第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)； 其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 沿管道鋪設(shè)的第一光纖； 脈沖激光產(chǎn)生裝置，用于提供脈沖激光； 耦合模塊，用于將所述脈沖激光輸入所述第一光纖，并輸出所述脈沖激光在所述第一光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光； 光電探測(cè)器，用于對(duì)所述相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)； 處理模塊，用于對(duì)所述第一電信號(hào)、所述第二電信號(hào)和所述第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖激光產(chǎn)生裝置包括第二激光器和聲光調(diào)制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖激光產(chǎn)生裝置包括脈沖激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述耦合模塊為耦合器或環(huán)行器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 摻鉺光纖放大器，用于對(duì)所述脈沖激光進(jìn)行能量放大，所述摻鉺光纖放大器設(shè)于所述脈沖激光產(chǎn)生裝置和所述耦合模塊之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖干涉儀為馬赫-曾德光纖干涉儀，所述馬赫-曾德光纖干涉儀包括: 第一合分波器和第二合分波器，設(shè)于所述第一合分波器和所述第二合分波器之間且沿管道鋪設(shè)的第二光纖、第三光纖和第四光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 設(shè)于所述第一激光器和所述第一合分波器之間的偏振調(diào)制器，以及設(shè)于所述偏振調(diào)制器和所述處理模塊之間的偏振控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 與所述第二光纖串聯(lián)的第一相位調(diào)制器、與所述第三光纖串聯(lián)的第二相位調(diào)制器、與所述處理模塊連接的相位控制器，所述相位控制器與所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的一個(gè)電連接，所述偏振控制器與所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的另一個(gè)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一激光器為連續(xù)單色激光器。
10.一種管道安全預(yù)警方法，其特征在于，所述方法包括: 提供第一激光； 采用光纖干涉儀接收所述第一激光，并產(chǎn)生第一干涉光波和第二干涉光波； 將所述第一干涉光波和所述第二干涉光波轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)和第二電信號(hào)； 根據(jù)所述第一電信號(hào)和所述第二電信號(hào)，得到第二混合振動(dòng)信號(hào)序列； 將脈沖激光輸入沿管道鋪設(shè)的第一光纖，并輸出所述脈沖激光在所述光纖中傳輸產(chǎn)生的后向相干瑞利散射光； 對(duì)所述相干瑞利散射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到第三電信號(hào)； 對(duì)所述第三電信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一混合振動(dòng)信號(hào)序列； 根據(jù)所述第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和所述第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一混合振動(dòng)信號(hào)序列和所述第二混合振動(dòng)信號(hào)序列，得到不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，包括: 根據(jù)所述第一混合振動(dòng)信號(hào)序列，確定振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置； 根據(jù)所述振源的個(gè)數(shù)及不同振源的位置，將所述第二混合振動(dòng)信號(hào)序列分為不同振源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F17D5/02GK104456086SQ201310418381
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】張金權(quán), 李香文, 焦書浩, 祁君, 劉素杰, 楊依光, 祝寶利, 于立成, 趙鋒, 楊文明, 張海潮, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣管道局, 中國(guó)石油天然氣管道通信電力工程總公司